一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统的制作方法

1.本实用新型涉及测风雷达技术领域，特别涉及一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统。


背景技术：

2.目前在风机发电领域中多数用测风雷达来探测风机前方的风向及风速信息，以此来提高风机的发电效率，毫米波雷达作为风机前馈测风是一种新的技术方案；现有的毫米波测风雷达系统中，毫米波测风雷达安装在风力发电机的机舱上，这样就会使雷达发射的毫米波受到风机叶片的遮挡，而且风机叶片的旋转会带来多普勒频移的干扰信号，会导致测风雷达风速测量不准确；如何设计抗干扰性好、系统灵敏度高、高精度的毫米波测风雷达系统是非常必要解决的问题；经检索，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是：提供一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统，以解决现有技术中毫米波测风雷达受到风机叶片的干扰导致测风雷达风速测量不准确的问题。
4.本实用新型的技术方案是：一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统，包括射频源模块、天线模块、发射链路模块、接收链路模块、干扰抵消模块、基带电路模块、fpga模块和上位机；所述射频源模块同时连接发射链路模块、接收链路模块、干扰抵消模块，所述发射链路模块、接收链路模块通过天线模块收发信号，所述接收链路模块、基带电路模块、fpga模块和上位机依次连接；所述干扰抵消模块提取风机叶片的干扰信号并传输至fpga模块。
5.优选的，所述干扰抵消模块为一宽波束接收通道，所述宽波束接收通道包括宽波束天线、低噪声放大器、混频器、基带、adc模块。
6.优选的，所述天线模块包括发射天线和接收天线。
7.优选的，所述发射链路模块包括四路发射支路通道、一路公共发射通道和混频器。
8.优选的，所述接收链路模块包括四路接收支路通道、一路公共接收通道和混频器。
9.优选的，所述射频源模块包括晶振源、两路功分器、锁相介质振荡器。
10.优选的，所述基带电路模块包括前级低噪声放大芯片、单端转差分芯片、仪表放大器芯片、驱动放大器芯片、adc芯片、时钟稳定器以及电源模块。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点是：
12.(1)本实用新型针对风机叶片的反射多普勒频移的干扰信号，在接收端附加设计一路宽波束低增益的干扰抵消模块，该干扰抵消模块不会对目标位置大气湍流信号进行接收，却能精确对叶片反射电磁波的干扰信号进行接收，完成叶片反射多普勒频移信号的提取并送至fpga模块与接收链路模块接收到的信号反向叠加抵消，干扰抵消模块的接收灵敏度高于-155dbm，风机叶片反射电磁波干扰抑制比达40db；本实用新型具有处理速度快、功耗低、准确性高、抗干扰效果好的优点。
13.(2)本实用新型中毫米波测风雷达系统射频前端采用四路发射、四路接收的方式以此来实现风机前方不同方位角度的风速、风向测量。
附图说明
14.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
15.图1为本实用新型所述一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统的主框架图。
16.图2为本实用新型所述一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统中干扰抵消模块的原理框图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：
18.在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。
19.如图1所示，一种抗风机叶片干扰的毫米波测风雷达系统，包括射频源模块、天线模块、发射链路模块、接收链路模块、干扰抵消模块、基带电路模块、fpga模块和上位机；射频源模块同时连接发射链路模块、接收链路模块、干扰抵消模块，发射链路模块、接收链路模块通过天线模块收发信号，接收链路模块、基带电路模块、fpga模块和上位机依次连接；干扰抵消模块提取风机叶片的干扰信号并传输至fpga模块。
20.更详细地，射频源模块包括晶振源、两路功分器、锁相介质振荡器；射频源模块用于产生高精度低相位噪声的k波段射频信号，该射频源模块为接收链路模块和接收链路模块中的混频器提供稳定、精确且超低相位噪声的信号。
21.天线模块包括发射天线和接收天线，本实施例中发射天线和接收天线都是四通道，与发射链路模块、接收链路模块互相通信；天线模块用于分时向大气发射多个天线波束并接收大气散射回波，可以对不同方向的大气湍流进行探测，实现快速切换
±
10
°
四波束。
22.发射链路模块包括四路发射支路通道、一路公共发射通道和混频器，整体上实现每路发射信号的功率放大，发射链路模块用于对射频源模块输出的射频信号进行功率放大并传输给发射天线。
23.接收链路模块包括四路接收支路通道、一路公共接收通道和混频器；其中，公共接收通道由第一低噪声放大器、数控衰减器、第二低噪声放大器、带通滤波器、sp2t开关依次串联形成；两级的低噪声放大保证每路接收支路所需增益要求，数控衰减器保证每路接收支路的动态范围，带通滤波器用于滤除带外杂散信号；整个接收链路模块对回波信号进行三级低噪声放大、滤波、混频，达到所需射频前端增益要求，并保证接收通道的动态范围。
24.如图2所示，干扰抵消模块为一宽波束接收通道，宽波束接收通道包括宽波束天线、低噪声放大器、混频器、基带、adc模块；由于干扰抵消模块为一宽波束接收通道，不会接收目标位置的湍流信号，只接收叶片反射电磁波的干扰信号，进而完成叶片反射多普勒频移信号的提取；叶片反射多普勒信号进入该干扰抵消模块放大、滤波、混频后经高速adc采
样后，被fpga模块提取并与接收链路模块接收到的信号进行反相叠加处理抵消。
25.基带电路模块包括前级低噪声放大芯片、单端转差分芯片、仪表放大器芯片、驱动放大器芯片、adc芯片、时钟稳定器以及电源模块，基带电路模块用于对基带信号进行滤波放大和adc采样。
26.fpga模块用于对变频后基带信号的预处理及相关算法处理，同时对干扰抵消模块中的干扰信号提取滤波重构后与接收链路模块接收到的信号进行反相叠加处理抵消，并将处理后的数据以太网方式发送至上位机；上位机用于显示目标信息。
27.本实用新型原理具体如下：
28.射频源模块产生高精度低相位噪声的k波段射频信号经发射链路模块发出，干扰抵消模块中宽波束天线接收回波信号经过低噪声放大、滤波、混频处理后，输出至fpga模块，然后该叶片反射多普勒频移信息被fpga模块提取并与接收链路模块接收到的信号进行反相叠加处理抵消，最后进行上位机的显示。
29.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。